專利名稱：護(hù)圈墊片結(jié)構(gòu)的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明廣泛地涉及一種密封結(jié)構(gòu)，用于提供流體密封中間體一對(duì)對(duì)置的配合部件或結(jié)構(gòu)，并尤其涉及一種金屬護(hù)圈，具有適于由精壓或類似的金屬片沖壓或成形工藝制造的密封容納槽。
在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中，所形成的此處所涉及的該類型墊片具有一個(gè)或多個(gè)彈性密封元件，所述彈性密封元件由薄金屬板或其他墊片支撐，這些薄金屬板或其他墊片可通過機(jī)械加工、沖壓、模制或其他方式形成與將密封的配合表面一致的幾何形狀。尤其是，密封元件可在適當(dāng)位置模制或其他的方式安裝到形成護(hù)圈的一側(cè)或兩側(cè)的槽中。典型的這種護(hù)圈在例如美國(guó)專利No 3195906，3215442，3259404；3578346；3635480；3720420；3746348；4026565；4625978；5890719；和6460859；以及6553664，和在美國(guó)專利申請(qǐng)公開No.2003/0025328A1，2002/0140182A1，2002/0135137A1，2002/0030326A1中示出，并且由Composite Sealing Systems Division of Parker-HannifinCorporation，San Diego，CA商業(yè)銷售，商品名稱為“Gask-O-Seal”。
采用了此處所涉及的該類型護(hù)圈墊片用于不同的密封應(yīng)用中，例如商業(yè)、工業(yè)、或軍事設(shè)備，車輛或航空器中對(duì)一對(duì)配合部件或結(jié)構(gòu)的對(duì)置或密接合表面之間加壓以由此提供流體界面密封。在使用中，護(hù)圈夾在配合表面之間以影響密封元件的壓縮和變形并起到與每一個(gè)這些表面流體密封界面的作用?？衫弥芟蜷g隔布置的狹槽或其他固定元件，或通過配合部件之間的螺紋嚙合產(chǎn)生壓縮力。
迄今為止，可通過機(jī)械加工形成單或雙側(cè)或壁的護(hù)圈槽。作為相對(duì)勞動(dòng)密集且緩慢的過程，因此機(jī)械加工構(gòu)成了墊片的整個(gè)成本中的主要開支。因此，可以相信的是，低成本選擇會(huì)被工業(yè)，并尤其是機(jī)車或其他高體積應(yīng)用所更好地容納。
對(duì)發(fā)明的廣義概述本發(fā)明涉及一種尤其適用于具有復(fù)雜閉合幾何形狀的護(hù)圈墊片結(jié)構(gòu)。墊片包括一可由金屬片或其他金屬板形成的護(hù)圈，并且一個(gè)或多個(gè)整體密封元件支撐在護(hù)圈上。根據(jù)本發(fā)明的原則所提供的護(hù)圈具有用于容納密封元件的槽，所述槽可精壓或其他沖壓方式或金屬片成形在護(hù)圈內(nèi)。具有如此成形的槽，每一密封元件可在適當(dāng)位置被模制入或以其他方式容納入相應(yīng)的其中以槽中。將槽精壓到護(hù)圈有利于用于機(jī)車或其他高體積應(yīng)用的結(jié)構(gòu)。此外，該精壓允許結(jié)構(gòu)例如銷或槽以經(jīng)濟(jì)的方式在護(hù)圈中形成。
因此，本發(fā)明包括具有在下面詳細(xì)公開中例證的結(jié)構(gòu)，元件的組合以及部件的布置和步驟的產(chǎn)品和方法。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)包括一適于與各種密封結(jié)構(gòu)，尤其是多端口或其他復(fù)雜裝置一起使用的墊片結(jié)構(gòu)。另一優(yōu)勢(shì)包括一在高體積中經(jīng)濟(jì)地加工的墊片結(jié)構(gòu)。依據(jù)此處所包括的公開，那些本領(lǐng)教技術(shù)人員可容易地清楚這些和其他優(yōu)勢(shì)。
附圖簡(jiǎn)要說明為了更好的理解本發(fā)明的性質(zhì)及目的，參考下述詳細(xì)說明并聯(lián)系附圖，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的有槽護(hù)圈結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例的平面圖；圖2是圖1的護(hù)圈沿圖1中線2-2的放大、不完全剖視圖；圖3是圖1的護(hù)圈沿圖1中線3-3的放大剖視圖；圖4是圖1的護(hù)圈沿圖1中線4-4的放大、不完全剖視圖；圖5是圖1的護(hù)圈沿圖1中線5-5的放大、不完全剖視圖；圖6A是略微簡(jiǎn)化并不完全的剖視圖，圖解了根據(jù)本發(fā)明的精壓操作，以成形圖1中護(hù)圈的凹槽，該方法從提供一沖頭開始。
圖6B是示出了精壓操作中繼續(xù)用沖頭沖壓毛坯表面的視圖；圖6C是示出了精壓操作結(jié)束時(shí)的視圖；圖6D是示出了圖6B中示出的另一精壓操作以成形圖1中護(hù)圈的凹槽；圖7是與圖1中護(hù)圈配合的根據(jù)本發(fā)明的墊片結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例的平面圖；圖8是圖7中墊片沿著圖7的線8-8的放大不完全剖視圖；圖9是圖7中墊片沿著圖7的線9-9的放大剖視圖；圖10是圖7中墊片沿著圖7的線10-10的放大不完全剖視圖；圖11是圖7中墊片沿著圖7的線11-11的放大不完全剖視圖；和圖12是圖7中墊片沿著圖7的線12-12的放大不完全剖視將通過聯(lián)系發(fā)明的下列詳細(xì)說明進(jìn)一步描述附圖。
發(fā)明的具體描述在下列說明中采用某些術(shù)語是為了便利而不是為了任何限制的目的。例如，術(shù)語“前向”和“后向”，“前”和“后”，“左”和“右”，“上”和“下”，“頂”和“底”，“右”和“左”指示所參考附圖的方向，同時(shí)術(shù)語“向內(nèi)”，“內(nèi)”，“內(nèi)部”，“內(nèi)側(cè)”或“向內(nèi)的”以及“向外”，“外”，“外部”，“外側(cè)”或“向外的”分別指從所提及元件的中心遠(yuǎn)離或朝向其中心的方向，術(shù)語“徑向”或“垂直”以及“軸向”或“水平”分別指方向、軸線或平面垂直和平行于所提及元件的縱向中心軸線。引入除了上述明確提及的詞匯之外的類似術(shù)語同樣也是為了便利的目的而不是為了任何限制。
在圖中，具有字母數(shù)字標(biāo)記的元件僅通過標(biāo)記的數(shù)字部分在此整體地或可選地提及從而在上下文中更清楚。此外，在附圖中的各種元件的組成部件可用單獨(dú)的參照數(shù)字標(biāo)識(shí)，該參照數(shù)字應(yīng)當(dāng)理解為指示元件的組成部件而不是整個(gè)元件。通用參照與參照間隙，表面，尺寸以及范圍一起可用箭頭或點(diǎn)劃線標(biāo)識(shí)。
為了對(duì)以下論述進(jìn)行解釋，本發(fā)明護(hù)圈墊片結(jié)構(gòu)的方案可聯(lián)系其結(jié)構(gòu)描述，其結(jié)構(gòu)可以是用作機(jī)動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的進(jìn)氣歧管、蓋墊密片、或其他多端口密封。鑒于下述討論，然而可以知的是本發(fā)明的諸方面可以應(yīng)用于需要此處所涉及類型的柔性墊片的其他密封應(yīng)用。因此在那些其他應(yīng)用范圍內(nèi)的使用應(yīng)當(dāng)認(rèn)為也清楚的在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
然后參照附圖，其中使用相應(yīng)的參照特征表示貫穿若干視圖的相應(yīng)元件，同時(shí)等效元件用最初的或連續(xù)的字母數(shù)字標(biāo)記參照，在圖1的平面視圖中通常表示為12(所述實(shí)施例的反面應(yīng)當(dāng)理解為基本上與所示側(cè)相同)的是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例，通常為平面金屬護(hù)圈，用于與一個(gè)或多個(gè)彈性密封元件組合，所述彈性密封元件可安裝到護(hù)圈墊片結(jié)構(gòu)中護(hù)圈12的一側(cè)或典型的為兩側(cè)(參見圖2)。護(hù)圈12如所示可構(gòu)造為用于插入一對(duì)相鄰并具有外緣14的表面之間，例如內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的汽缸蓋和發(fā)動(dòng)機(jī)組，對(duì)應(yīng)于這些表面的外緣。這些外緣14可以在由標(biāo)記為16a-b的直交縱軸線所限定的徑向延伸，并且如圖解所示的，可具有通常為不規(guī)則形狀，但是該形狀也可選擇為圓形、橢圓、多邊形或其它直線，而這取決于預(yù)期的應(yīng)用。外緣14限定了相對(duì)的上端徑向表面18a和下端徑向表面18b(參見圖2)的徑向范圍。每一徑向表面18通常為平面或可選地具有一或多度曲率以與將密封的相應(yīng)交界表面的曲率匹配。
通常所提供的此處涉及的該類型護(hù)圈墊片具有一個(gè)或多個(gè)穿過其徑向表面所形成的孔，以與汽缸內(nèi)徑、螺栓孔、冷卻劑或潤(rùn)滑劑進(jìn)出口以及其它通路、通道和腔室對(duì)準(zhǔn)。在這方面，護(hù)圈12包括一個(gè)或多個(gè)穿過表面18形成的孔，其中之一標(biāo)以20。此種孔18的每一個(gè)可被構(gòu)型為與發(fā)動(dòng)機(jī)的相應(yīng)膛孔、通道、或者腔室對(duì)準(zhǔn)。在這點(diǎn)上，可以理解，如圖1中所示穿過護(hù)圈元件12所形成的孔20的布置，可對(duì)應(yīng)于在發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的交界表面內(nèi)所形成的孔的數(shù)量以及布置，其中結(jié)合有護(hù)圈12的墊片被插入所述交界表面之間。
護(hù)圈12進(jìn)一步具有限定在徑向表面18中間的厚度尺寸，在圖2的剖視圖中用t表示，并且所述孔20延伸穿過該護(hù)圈12。該厚度尺寸t本身沿著圖2中標(biāo)記為22的垂直軸線的軸向延伸，該軸線以及方向通常垂直于軸線16所標(biāo)識(shí)的徑向。厚度尺寸t基于其結(jié)構(gòu)的材料以及預(yù)期的應(yīng)用，可以為大約在1/16-1英寸(0.15-2.5cm)之間，使護(hù)圈12通常為剛性。制造護(hù)圈12結(jié)構(gòu)的合適的金屬材料包括鋁、鋼、不銹鋼、銅、黃銅、鈦、鎳、及其合金，在許多應(yīng)用中，鋁是優(yōu)選的。金屬可以通過陽極化處理、電鍍或其它處理以增強(qiáng)耐腐蝕性。
如圖1和圖2-3中的剖視圖中所示，護(hù)圈12進(jìn)一步配置有一個(gè)或兩個(gè)徑向表面18，該徑向表面形成為具有一個(gè)或多個(gè)用于表面18a的、如被標(biāo)識(shí)為30a和32a的安裝槽，，槽30a和32a的每一個(gè)典型地可具有一個(gè)用于表面18b的相應(yīng)槽，例如，在圖2中標(biāo)識(shí)為30b，而在圖3中標(biāo)識(shí)為32b，從而限定了一軸向?qū)?zhǔn)安裝槽對(duì)。如圖1中可以看出并輔助參考圖2中的剖視圖，每一槽30a-b環(huán)繞孔20，在護(hù)圈12的相對(duì)表面18a-b限定出一個(gè)L形通道。每一槽30a-b分別具有軸向側(cè)壁34a-b以及徑向底壁36a-b，所述徑向底壁分別從相應(yīng)的側(cè)壁34a或34b徑向向內(nèi)延伸到公共緣38，所述公共緣38限定了孔20的周邊。在這點(diǎn)上，每一槽側(cè)壁34a-b都限定了一個(gè)通常對(duì)應(yīng)于孔20的形狀的閉合幾何形狀。槽側(cè)壁34a-b相對(duì)于相應(yīng)槽底壁36a-b限定了每一槽的深度，在圖2中通常標(biāo)識(shí)為“d”，該深度在軸向厚度t的約1/8-1/3之間。
繼續(xù)參考圖1，并此刻輔助參考圖3的剖視圖，可以看出，每一槽32a-b可通常線性地、直線地或曲線地延伸，在護(hù)圈12的相對(duì)表面18a-b上限定一個(gè)通常U形通道。每個(gè)槽32a-b也可形成閉合的或如所示開口的幾何形狀，并且如所示，可于另一槽鄰接，例如槽30a-b(圖2)，每一所述槽32a-b分別具有軸向第一側(cè)壁40a-b以及相對(duì)間隔的第一側(cè)壁41a-b。徑向第一底壁42a-b和第一底壁43a-b的每一個(gè)都從相應(yīng)側(cè)壁40a-b或41a-b向內(nèi)延伸到一對(duì)相對(duì)緣50和52，在相對(duì)緣50和52之間限定了一個(gè)狹槽或其它間隙54。如在之前一樣，槽側(cè)壁40a-b和41a-b相對(duì)于相應(yīng)的槽底壁42a-b或43a-b限定了一個(gè)由圖3中的d所標(biāo)識(shí)的深度。
并且也可根據(jù)具體要求在護(hù)圈12內(nèi)形成附加特征和結(jié)構(gòu)。如圖1中60所示，護(hù)圈12的某截面可以是彎曲的或另外形成叉狀零件。通常也可提供62a-b所標(biāo)識(shí)的直定位銷。參考圖4和5的橫截面視圖可以看出，所提供的每一銷62a(圖4)和62b(圖5)從相應(yīng)孔64a-b的邊緣向內(nèi)延伸，并隨即彎曲或另外形成相對(duì)于表面18a-b的其中之一向上彎曲。對(duì)于銷62b從圖5中可以看出，銷自身可于從其底壁通常共面地延伸的槽32a-b鄰接。一個(gè)或多個(gè)其它孔可穿過槽的外緣形成，如圖1中用于槽30a-b的66所示的。
根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)或多個(gè)，或所有的槽30a-b和32a-b可通過精壓或類似的片材沖壓或成形工藝形成。此刻參考圖6A-6C，其中示出了略微簡(jiǎn)化并局部圖解了根據(jù)本發(fā)明的典型精壓工藝，并用70標(biāo)識(shí)，該工藝70從圖6A開始，同時(shí)提供了毛坯或半成品72形式的護(hù)圈12，所述護(hù)圈具有穿過其厚度尺寸形成的狹槽、洞或其它孔，這些狹槽、洞或其它孔以局部形式標(biāo)識(shí)為74，以表示任意寬度范圍。視情況而定，具有一個(gè)或多個(gè)緣76a-b的這些孔74可對(duì)應(yīng)于孔20或狹槽54(圖1)之一，但是具有標(biāo)識(shí)為“w”的寬度范圍。這種范圍可或多或少的，即大約25-90％的，大于最終相應(yīng)寬度范圍，即孔或狹槽的徑向范圍，例如在圖1中對(duì)于孔20由w’標(biāo)識(shí)，而對(duì)于狹槽54由w”標(biāo)識(shí)。
同樣在工藝70中提供了一沖頭，在圖6A中由78標(biāo)識(shí)以不完全形式再次圖解了由孔74的寬度范圍w決定的任一橫向或徑向范圍，所述沖頭具有的幾何形狀通常可以是圓柱形、葉片狀或其它對(duì)應(yīng)于槽30a-b或32a-b的形狀，視情況而定(圖1-3)。沖頭78進(jìn)一步有面向毛坯72表面18a的沖頭表面79。根據(jù)本發(fā)明，該表面79可進(jìn)一步構(gòu)造為具有一個(gè)突起80，所述突起可沿著沖頭78的外周82連續(xù)地或基本上連續(xù)地，或者另外基本上對(duì)應(yīng)于槽30或32的形狀地延伸。當(dāng)這樣提供沖頭78并且突起疊蓋緣或諸緣76a-b，則繼續(xù)到圖6B可以看出，沖頭78在給定壓力下被驅(qū)動(dòng)以接觸表面18a，從而在此得到槽30a或32a的壓痕。
此刻參考圖6C可以看出，其中所示沖頭78已經(jīng)縮回，該接觸導(dǎo)致沿著形成毛坯的金屬材料厚度在軸向上位移或加壓，并伴隨著材料的相應(yīng)徑向內(nèi)流和孔74在寬度范圍w到w’的縮減，所指的孔繼續(xù)在緣76a-b之間限定。由所需公差要求所決定的，孔74的內(nèi)徑可進(jìn)一步由例如剪切或機(jī)械加工來加工尺寸。盡管對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，緣或諸緣可以是非接觸或其它方式開口的，可以認(rèn)為的是，在本發(fā)明范圍內(nèi)此處包括的這種緣或諸緣可以是由精壓工藝接觸或其它方式閉合的。可以觀察到，提供突起80的有利的功能是限制了加壓材料的流動(dòng)，結(jié)果是如此形成的槽壓痕83a具有尖銳的，即基本上90□或另外輪廓分明的緣，例如圖6C中由84所標(biāo)識(shí)的。銷62也可通過精壓工藝形成，但是也可利用以通常為平的沖頭沖擊薄片狀的工藝，所提供的所述薄片狀從相應(yīng)孔64a-b(圖1)邊緣向內(nèi)延伸。
緊接著看向圖6D，示出了通常由70’標(biāo)識(shí)的根據(jù)本發(fā)明形成槽30a-b和32a-b的另一精壓工藝。實(shí)施該工藝通常聯(lián)系圖6A-C中所描述的，但是附加地利用了模具86，該模具與如今標(biāo)識(shí)為78’的沖頭一起使用。所形成的模具85具有一型腔86，其內(nèi)可以容納毛坯72或其一部分。如圖6D中所示，型腔86可構(gòu)造成具有側(cè)壁或諸壁87，并具有一個(gè)直模具表面88。模具表面88可以是沖頭表面79’的鏡像，并且在那一點(diǎn)上，其自身的突起標(biāo)識(shí)為80’。
在圖6D的閉合定位中，沖頭78’和模具88沿著所示線89相接，從而容納毛坯72。在這點(diǎn)上，可由側(cè)壁87限制毛坯材料的外流，因此保持住部件的周邊幾何形狀形成給出公差。這種保持在例如圖3中所示的狹窄區(qū)域尤其可取，其中槽壁40和41沒有相對(duì)大量的材料支撐。同時(shí)，模具表面88在毛坯表面18b的接觸可在其中施加槽30b或32b的壓痕83b，該壓痕也具有輪廓分明的緣94b。結(jié)果是，部件幾何性質(zhì)排除了側(cè)壁87的使用，如前所述，孔可以進(jìn)一步通過剪切加工、機(jī)械加工或其它二次加工成形尺寸。
在護(hù)圈12的商業(yè)制造中，這種護(hù)圈可以通過多工位漸進(jìn)模制工序或可選的是利用傳遞模制工序中的單獨(dú)模制制造。在這些工序中，首先提供的護(hù)圈12通常為一片扁平金屬板或片材原料，然后在不同模制工位或模具中被沖壓、彎曲和精壓以形成護(hù)圈12的最終結(jié)構(gòu)。
轉(zhuǎn)向圖7，護(hù)圈12再現(xiàn)了被結(jié)合到根據(jù)本發(fā)明的金屬和彈性墊片結(jié)構(gòu)90中。在這點(diǎn)上，利用聯(lián)系圖6A-C的描述所形成的護(hù)圈12，可以將各種密封元件，其中兩個(gè)標(biāo)識(shí)為92a和94a，以一彈性體材料的連續(xù)環(huán)或長(zhǎng)度形式通過模制、粘接或另外方式連接向該處以完成墊片90的結(jié)構(gòu)。
如圖7中所示結(jié)構(gòu)并可從圖8-9的剖視圖中可以看出，位于表面18a上的這些密封元件92a和94a以及會(huì)位于表面18b上的相應(yīng)元件92b和94b中的每一個(gè)都被容納在具有卷邊或凸出部(通常標(biāo)識(shí)為96)的相應(yīng)槽30a-b和32a-b中。每一卷邊部分96可被交界表面(未示出)之一接觸，墊片90可插入交界表面之間，以軸向密封預(yù)期應(yīng)用中的密封元件92和94的壓痕。
在這點(diǎn)上，取決于由該交界表面相對(duì)于墊片10的位置，每一卷邊部分60可與相應(yīng)側(cè)壁34a-b、40a-b或41a-b或以其它方式被間隔開，并且如圖9中所示，密封元件94a-b向一側(cè)或另一側(cè)定向以限定通常標(biāo)識(shí)為98的環(huán)形間隙，該環(huán)形間隙可以具有相對(duì)緣，例如圖8中所示的單邊槽30a-b，或者是具有相對(duì)側(cè)壁，例如圖9中所示的雙邊槽32a-b。卷邊部分96可以具有任何半徑大小，但是典型的具有一個(gè)寬度，在圖8中標(biāo)識(shí)為“a”，其大小取決于槽的尺寸，可以在大約.030-0.200英寸(0.75-5.08mm)之間。
在相應(yīng)槽對(duì)30或32中，每一個(gè)卷邊部分96具有相對(duì)布置的通常為半球形支撐表面，其在所述實(shí)施例中限定了墊片90在一側(cè)或兩側(cè)18上的徑向密封。如圖7中可以看見的表面18a，該密封表面沿著孔20的通常為環(huán)形幾何形狀延伸，以與交界表面的邊緣同軸對(duì)準(zhǔn)，所述交界表面可環(huán)繞例如一個(gè)流體流動(dòng)通道或腔室。然而，可以理解的是，預(yù)計(jì)密封元件92和94的不同和/或獨(dú)立幾何形狀取決于預(yù)期應(yīng)用中相應(yīng)通道或腔室的結(jié)構(gòu)，和/或交界表面的結(jié)構(gòu)。
對(duì)于由交界表面對(duì)密封元件92和94的軸向擠壓影響與其的流體密封，還是基于交界表面的幾何形狀，提供卷邊部分96以軸向延伸出護(hù)圈12的相應(yīng)徑向表面18，以貼靠接觸交界表面的相應(yīng)的一個(gè)。即，可提供卷邊部分60，如圖8-9中所示出的突出相應(yīng)的徑向表面18約1-100密耳(0.25-2.5mm)，同時(shí)提供間隙部分98以調(diào)節(jié)卷邊部分96的變形，這樣當(dāng)密封元件92和94在交界表面之間激發(fā)時(shí)，其每一表面可與護(hù)圈表面18的相應(yīng)一個(gè)共面。
已經(jīng)描述了所提供的護(hù)圈12，每一密封元件92和94可以在槽30或32的相應(yīng)一個(gè)中連續(xù)或不連續(xù)地，即分段的、環(huán)形的或一段彈性材料地附著粘結(jié)、壓配合、或優(yōu)選為模制，或其它方式固定。為了將密封元件92和94固定到槽30和32內(nèi)，槽壁表面可以涂底層為硅氧烷、硅烷或其它粘結(jié)劑。然后將涂底層的護(hù)圈12放入加熱的模腔中以注射、壓縮或傳遞模制形成整體密封元件的未硫化膠或其它彈性體化合物。因此，可以形成每一密封元件并且在適當(dāng)位置硫化而直接硫化到護(hù)圈12上?？蛇x的是，彈性體元件可在單個(gè)工序中模制并利用粘結(jié)劑或壓配合到粘接到槽30或32中。
密封元件92和94也可機(jī)械地鎖定到護(hù)圈12上，比如利用彈性體材料被注射或另外流動(dòng)穿過槽54將元件94a以圖9中所示的方式整體地連接到元件94b上。同樣地，如圖10中所示，材料可被注射或另外流動(dòng)穿過孔66將密封元件92a整體地連接到元件92b上。
密封元件92和94可由尤其是可選自具有高溫性能或其他與易加工流體相容的合成橡膠。合適的材料包括天然橡膠例如三葉膠，以及熱塑性塑料，即可熱融處理，或熱固性即硫化合成橡膠，例如含氟聚合物、氯磺、聚丁二烯、聚丁二烯、丁腈橡膠、丁基合成橡膠、氯丁橡膠、腈、聚異戊二烯、硅樹脂、氟硅氧烷、共聚物橡膠例如乙烯-丙稀(EPR)、乙烯-丙稀-二烯單體(EPDM)、腈-丁二烯(NBR)和苯乙烯-丁二烯(SBR)，或混合了例如乙烯或丙稀-EPDM、EPR或NBR。術(shù)語“合成橡膠”同時(shí)應(yīng)當(dāng)理解為包括大致的分為熱塑性彈性體或熱固性彈性體的材料，例如聚亞安酯、硅樹脂、氟硅氧烷、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)、和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)，以及其他顯示橡膠狀性質(zhì)的聚合物，例如增塑尼龍、聚酯、乙烯乙烯基醋酸鹽、和聚氯乙烯。如在此所使用的，術(shù)語“彈性體”可歸于其常規(guī)含義的橡膠狀性質(zhì)顯示可塑性、彈性或壓縮變形、低壓縮永久變形、撓曲性、以及壓縮后恢復(fù)的性能即應(yīng)力松弛。
有利的是，密封元件92和94顯示了與護(hù)圈12相比降低的屈服應(yīng)力，并因此可產(chǎn)生與預(yù)期應(yīng)用內(nèi)交界表面之間存在的不規(guī)則性一致的變形。另外在此點(diǎn)上，將所給出的壓縮載荷應(yīng)用到密封元件92和94上，由于卷邊部分96的承壓表面在交界表面上的接觸表面積減少而其上提供了增加的承壓應(yīng)力。該增加的應(yīng)力通常足夠超過密封元件92和94降低的屈服應(yīng)力，所述密封元件的變形影響交界表面的流體密封。實(shí)際上，密封元件可用于真空密封，所述真空密封在石油化工以及其他控制VOC以及其他污染物的擴(kuò)散的應(yīng)用中尤其有效。
在服務(wù)中，可以觀察到，相對(duì)不可壓縮護(hù)圈12和相對(duì)可壓縮密封元件92和94的組合提供了一種墊片結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)矩?fù)p失最小化，從而避免了連接周期性反復(fù)加轉(zhuǎn)矩的元件的需求。即，公知的是，此處涉及的該類型墊片產(chǎn)生了一種壓縮形變，該壓縮形變由于流體泄漏而顯現(xiàn)，所述流體泄漏是由于結(jié)合處張力松弛以及交界表面的流體密封的損害而導(dǎo)致。在這點(diǎn)上，卷邊部分96的提供更好地確保了強(qiáng)制密封，在形成另一負(fù)荷轉(zhuǎn)矩通道以將墊片90的壓縮形變和泄漏可能最小化時(shí)，依次與護(hù)圈12一起協(xié)作地提供壓縮止動(dòng)和非屈服接觸。因而，護(hù)圈的使用允許配合部件承載應(yīng)力負(fù)荷，否則，該應(yīng)力負(fù)荷會(huì)引起缺少護(hù)圈的墊片的變形或擠出。關(guān)于金屬護(hù)圈12，該接觸附加地提供了在交界表面之間的改進(jìn)的熱傳遞，并產(chǎn)生了相對(duì)高的密封應(yīng)力以確保相鄰結(jié)構(gòu)的流體密封。
附加零件和結(jié)構(gòu)例如銷62也可由與密封元件92和94相同或不同的彈性體或其他聚合物材料而包覆成形。參見圖11和12，該彈性體或其他材料可包住護(hù)圈銷62a(圖11)和62b(圖12)中，從而這些零件可起到作為如此形成的銷結(jié)構(gòu)100a(圖11)和100b(圖12)的加強(qiáng)件的作用。如圖12中所示，形成銷100b的彈性體材料可與形成密封元件94a-b的材料整體成形。
從而，所描述的用于汽車或其他商業(yè)、工業(yè)或軍事應(yīng)用的的獨(dú)特的墊片結(jié)構(gòu)可經(jīng)濟(jì)地加工甚至十分復(fù)雜的形狀，并顯示了可靠的密封性能。
可以預(yù)期的是，可以在本發(fā)明內(nèi)不背離此處涉及的原則的情況下作出某些改變，意指前述說明所包含的所有內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為解釋而不是限制的意思。包括此處所引證的任何優(yōu)先文件的所有參考文件，都明示地作為參考文件被結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種制造各種密封墊片的方法，該墊片包括一個(gè)具有第一槽的護(hù)圈，以及一個(gè)由彈性材料形成并容納在第一槽內(nèi)的彈性密封元件，第一槽具有一個(gè)第一底壁和一個(gè)連接第一底壁的第一側(cè)壁，該方法包括步驟(a)提供由金屬材料形成的護(hù)圈毛坯，該毛坯具有相對(duì)表面，所述相對(duì)表面在其間沿軸向限定毛坯的厚度尺寸，每一毛坯相對(duì)表面在通常正交于軸向的徑向上延伸；(b)將第一沖頭布置在毛坯表面的第一個(gè)之上，該第一沖頭具有面對(duì)毛坯表面的所述第一個(gè)表面的第一沖頭表面；(c)將第一沖頭沿軸向移向毛坯表面的第一個(gè)；和(d)使毛坯表面的第一個(gè)與第一沖頭表面接觸，對(duì)所述毛坯表面(18a-b)的所述第一個(gè)毛坯表面內(nèi)的第一凹槽的側(cè)壁、底壁的施加壓痕的足夠壓力下，實(shí)現(xiàn)該接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(a)中所提供的毛坯的表面沿徑向延伸到第一緣；第一沖頭表面具有一個(gè)周邊，當(dāng)?shù)谝粵_頭在步驟(b)中放置到毛坯表面的第一個(gè)之上時(shí)該周邊橫向地疊蓋第一緣；和步驟(d)中的這種接觸導(dǎo)致被第一沖頭表面的周邊限制的金屬材料沿軸向偏移并沿徑向流向第一緣。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(a)中所提供的毛坯的第一緣限定了毛坯的孔的寬度范圍；和步驟(d)的沿徑向的這種流動(dòng)影響了第一緣沿徑向的偏移以及孔沿寬度范圍的相應(yīng)減小量。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟(a)中所提供的毛坯的第一緣徑向地延伸以限定通常具有閉合式幾何形狀的孔。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟(a)的毛坯的孔的寬度范圍被限定在第一緣和相對(duì)第二緣之間；當(dāng)步驟(b)中第一沖頭布置到毛坯表面的第一個(gè)之上時(shí)，第一沖頭表面的周邊進(jìn)一步橫向地疊蓋第二緣；和步驟(d)的這種接觸施加了相對(duì)第一側(cè)壁的第一凹槽的第二側(cè)壁和連接第二側(cè)壁的第一凹槽的第二底壁的凹痕。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于步驟(d)中形成的第一槽的第二底壁連接第一底壁從而閉合孔。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于步驟(a)中提供的毛坯的第一和第二緣的每一個(gè)都徑向延伸以限定具有一個(gè)或多個(gè)通常線性的、直線的或曲線的幾何形狀的第一槽。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(b)中提供的第一沖頭的表面構(gòu)成為具有一個(gè)沿軸向從其延伸向毛坯表面的第一個(gè)的突起，該突起限定第一沖頭表面的周邊的至少一部分。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟(e)在第一槽內(nèi)容納密封元件。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于步驟(c)中容納在第一槽內(nèi)的密封元件是在適當(dāng)位置模制到其中的。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于形成步驟(a)中的毛坯的金屬材料選自包括鋁、鋼、不銹鋼、銅、黃銅、鈦、鎳和合金及其組合。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于形成密封元件的彈性體材料是天然或和合成橡膠。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所提供的步驟(a)中的毛坯進(jìn)一步具有一穿過第一和第二表面形成的薄片狀工藝，該方法進(jìn)一步包括在步驟(a)之后的附加步驟在工藝之后放置第二沖頭，第二沖頭面對(duì)第一和第二表面的其中之一；沿軸向?qū)⒌诙_頭移向第一和第二表面的其中所面對(duì)的一個(gè)；和使第一和第二表面的其中所面對(duì)的一個(gè)與第二沖頭表面接觸，在對(duì)毛坯的厚度尺寸內(nèi)的銷子施加足夠壓痕壓力下，實(shí)現(xiàn)該接觸。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括彎曲銷的附加步驟，這樣銷相對(duì)于第一和第二表面的其中之一直立地布置。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括在銷上包覆成形聚合物材料的附加步驟。
16.如權(quán)利要求13述的方法，其特征在于薄片狀工藝鄰接第一槽形成。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，在步驟(c)之前包括步驟將毛坯容納到模具的型腔內(nèi)，該模具具有一個(gè)面向毛坯表面的第二個(gè)的模具表面，其中毛坯表面的第二個(gè)在步驟(d)中由模具表面接觸，在對(duì)毛坯表面的第二個(gè)內(nèi)的與第一槽相對(duì)的第二槽的施加足夠壓痕壓力，實(shí)現(xiàn)該接觸。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于步驟(a)中提供的毛坯的表面沿徑向延伸到第一緣；模具表面具有一個(gè)橫向地疊蓋第一緣的周邊；和步驟(d)中的這種接觸引起被模具表面的周邊限制的金屬材料沿軸向偏移并徑向地流向第一緣。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于模具表面構(gòu)造成具有一個(gè)沿軸向從其延伸向毛坯表面的第二個(gè)的突起，該突起限定了模具表面周邊的至少一部分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種密封墊片結(jié)構(gòu)(90)，用于在一對(duì)對(duì)置的配合部件或結(jié)構(gòu)中間提供流體密封。墊片包括金屬護(hù)圈(12)和彈性體密封元件(92a，94a)，該彈性體密封元件(92a，94a)容納在形成于護(hù)圈的槽(30a，32a)中。這種槽適于通過精壓或類似金屬片材沖壓或成形工藝而制成。
文檔編號(hào)F16J15/12GK1842382SQ200480024511
公開日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2004年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月26日
發(fā)明者W·P·耶特, D·W·拉爾, D·C·申克, 達(dá)雷爾·W·拉爾 申請(qǐng)人:帕克-漢尼芬公司, 達(dá)雷爾·W·拉爾